碾壓混凝土重力壩施工技術(shù)和施工質(zhì)量的管控

吳慶筑

(黔南州黔源工程項目管理有限公司，貴州 都日 558000)

1 工程概況

高粱壩水庫位于貴定縣昌明鎮(zhèn)都六社區(qū)擺耳村，壩址位于都六社區(qū)河邊寨寨子上游側(cè)河灣地段，壩址距都六社區(qū)4 km，距昌明鎮(zhèn)10 km，距縣城18 km，水庫正常蓄水位1121 m，死水位1092 m，水庫總庫容440萬m3，正常水位以下庫容352.0萬m3，死庫容19.6萬m3，即水庫興利庫容為332.4萬m3，供水量為580.3萬m3。水庫規(guī)模為小(1)型，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物按4級建筑物設(shè)計，洪水標準為30 a一遇設(shè)計(P=2%)，200 a一遇校核(P=0.5%)。

2 施工技術(shù)

2.1 混凝土配合比設(shè)計

碾壓混凝土配合比設(shè)計是決定碾壓式混凝土重力壩成型質(zhì)量的關(guān)鍵因素，同時也是影響大壩耐久性的關(guān)鍵因素，在該工程項目當中，混凝土配合比設(shè)計重點從原材料以及配合比兩個方面入手，加強了對碾壓混凝土配合比的設(shè)計。

碾壓混凝土的主要原材料包含：水泥、摻合料、粗骨料、細骨料、外加劑等。在進行碾壓混凝土攪拌之前根據(jù)相關(guān)規(guī)定對原材料進行了嚴格的限定。碾壓混凝土中水泥采用普通硅酸鹽水泥，設(shè)計強度等級為42.5 MPa,同時根據(jù)《通用硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)中相關(guān)規(guī)定加強材料進場檢測[1]。摻合料采用Ⅱ級粉煤灰，粗骨料選擇周邊石料廠生產(chǎn)的卵石、礫石等，同時粗骨料的質(zhì)量還需要復合《水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程》(DL/T 5151—2001)中的相關(guān)規(guī)定。細骨料采用砂子，同時砂子粒徑需要控制在0.5～5 mm以內(nèi),質(zhì)地應堅硬，級配也需要相對良好。外加劑的添加應該符合初凝時間要求以及碾壓混凝土對減水率的基本要求，在該工程項目當中碾壓混凝土的初凝時間需要控制在7～9 h，減水率則需要控制在18%～22%。根據(jù)碾壓混凝土標號的不同，在該重力壩施工過程中采用不同的混凝土配合比設(shè)計，具體配合比如表1所示。

2.2 分層澆筑

由于大部分碾壓混凝土重力壩的高度都相對較高，必須要進行分層澆筑。在進行碾壓式重力壩施工過程中，如何劃分施工分層不僅是影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，同時也是影響施工進度的重要原因。

在分層施工中進行上層施工之前必須要在已經(jīng)成型的混凝土表面敷設(shè)一層強度等級高于已成型混凝土一個等級的砂漿，同時砂漿的坍落度需要控制在10 cm左右，厚度控制在15 mm左右，在完成砂漿鋪設(shè)之后應立即進行砂漿上層混凝土澆筑，避免混凝土出現(xiàn)初凝或者失水現(xiàn)象，從而嚴重影響混凝土的性能。

表1 不同標號混凝土配合比設(shè)計 kg/m3

根據(jù)現(xiàn)階段已有的施工經(jīng)驗，將本工程中重力壩的澆筑分層厚度設(shè)計為1.5 m，共計分為三個不同的澆筑倉，其中1號澆筑倉共計有19個澆筑層，2號與3號澆筑倉共計有40個澆筑層，采用濕地推土機作為平倉設(shè)備，鋪料厚度為35 cm，壓實厚度為30 cm。根據(jù)工程實際情況，采用斜層鋪筑法時，斜層坡度不應陡于1∶15，坡腳部位應清除薄層尖角。平倉時應嚴格控制二級配及三級配碾壓混凝土的分界線[2]。

2.3 溫度控制仿真模擬

在碾壓式混凝土重力壩施工當中由于總體工程量相對較大，在澆筑過程當中因為混凝土體積澆筑過大，很容易導致水泥產(chǎn)生大量的水化熱，混凝土無法完成初凝，甚至會直接失效?；诖朔N情況，在工程當中除了按照已有施工經(jīng)驗進行分層施工之外，同時還采用了溫度控制仿真模擬方法來對施工過程中壩體的溫度進行仿真模擬。

在該工程項目當中采用ansys軟件作為溫度仿真軟件，建基面高程以下基巖厚度取1.6倍壩高，離散壩體及壩基巖體采用空間8節(jié)點等參實體單元，根據(jù)ansys軟件的計算結(jié)果，該大壩共計被分為78個溫度控制單元。在進行溫度仿真計算之前，按照既定的施工順序，將施工方案輸入到軟件當中構(gòu)建溫度仿真計算模型，并以第三類邊界條件作為仿真計算的基礎(chǔ)條件[3]。

對模型進行溫度模擬計算，所得到的溫度包絡圖如圖1所示。在該大壩施工方案中底部位置施工開始于秋季，中部施工在冬季完成，而上部結(jié)構(gòu)則在春季完成，從圖中的計算數(shù)據(jù)也可以發(fā)現(xiàn)中部施工水化溫度相對較低，同時在該施工方案當中底部與上部水化熱溫度也可以滿足混凝土初凝條件，從而進一步滿足碾壓混凝土施工要求。

圖1 水化溫度包絡圖(單位：℃)

3 施工質(zhì)量管控措施

碾壓混凝土重力壩對施工質(zhì)量具有較高的要求，而導致施工質(zhì)量不滿足條件的原因不僅是技術(shù)條件，同時管理措施的不到位也是導致施工質(zhì)量無法滿足要求的重要原因。基于此種情況，還需要從質(zhì)量管控方面入手，加強對施工質(zhì)量的管理。

3.1 雨季施工管理

在該工程項目當中雨季施工管理主要從以下幾個方面入手：

(1)針對天氣預報加強對天氣變化的觀察。在進行施工生產(chǎn)安排之前根據(jù)天氣預報對生產(chǎn)內(nèi)容進行必要的調(diào)整，避免雨天施工。

(2)定期檢查排水設(shè)施。在暴雨之后需要利用排水設(shè)施將雨水排出，做好排水設(shè)施管理有利于雨水的及時排除，避免對已澆筑的混凝土造成影響[4]。

(3)加強斜層平鋪法的施工應用。斜層更有利于雨水的排出，可以有效避免結(jié)合層碾壓混凝土失效。

3.2 碾壓混凝土防抗裂管理

后期開裂是碾壓混凝土重力壩常見的質(zhì)量通病，導致碾壓混凝土重力壩開裂的原因是多方面的，其中后期開裂管理不到位也是較為關(guān)鍵的因素之一。在該工程項目當中針對后期防開裂管理主要采取了以下2種措施：

(1)加強對預埋降溫水管的管理，確保降溫水管內(nèi)部水流正常流通，確保內(nèi)部溫度能夠及時降低。

(2)加強對表面混凝土養(yǎng)護，在混凝土表面成型之后，需要根據(jù)具體環(huán)境條件及時澆水、保溫[5]。

3.3 整改措施

由于在該工程項目當中采用分層施工方法，分層結(jié)合處就成為影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在，同時不同分層的結(jié)合處也很容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。在該工程項目當中為了避免結(jié)合處施工質(zhì)量不滿足條件而對整體重力壩質(zhì)量造成影響，我單位結(jié)合監(jiān)理部門成立了質(zhì)量檢查小組，重點對分層結(jié)合處施工質(zhì)量進行檢查，一旦發(fā)生問題就必須要在完成上層施工之前進行整改，同時也會對整改情況進行監(jiān)督與管理。

4 結(jié) 語

碾壓混凝土重力壩對施工技術(shù)與施工管控措施都具有較高的要求，在碾壓混凝土重力壩施工過程當中需要從這兩個方面入手加強管理。本文以高粱壩水庫碾壓混凝土重力壩為例，對碾壓混凝土重力壩對施工技術(shù)與施工管控措施進行了研究與分析，希望能對廣大從業(yè)人員有所啟發(fā)。